Modelluntersuchungen zur Restentgasung von Kunststoffschmelzen mit gasförmigen Schleppmitteln in einem statischen Entgasungsapparat – 1. Teil: Modellierung des Wachstums eines geschlossenzelligen Polymerschaums

In der vorliegenden Arbeit wird die Entspannungsverdampfung mit Hilfe gasförmiger Schleppmittel in einem statischen Entgasungsapparat theoretisch und experimentell untersucht. Im Mittelpunkt steht die Beschreibung des druck‐ und diffusionsbedingten Wachstums eines Polymerschaums. Hierzu wird im ersten Teil des Beitrags ein mathematisch‐physikalisches Modell vorgestellt. Grundlage des Modells ist die Unterteilung der strömungsmechanischen Vorgänge in zwei zeitlich aufeinanderfolgende Modellphasen Kugelschaum und Polyederschaum. Beide Modellphasen unterscheiden sich durch die Gestalt der Blasenformen und die damit verbundene räumliche Verteilung der Flüssigkeit um die Blasen. Das Schaumwachstum wird durch die Lösung problemspezifischer Erhaltungsgleichungen für Masse, Impuls und Energie berechnet. Eingebunden sind Simulationsrechnungen für das schwer zu entgasende Stoffsystem Polystyrol/Styrol unter praxisrelevanten Aufbereitungsbedingungen. Die Simulationen zeigen generell einen schnellen Verlauf der Entgasung durch den Schleppmitteleinsatz und das resultierende Aufschäumen, wobei dem Verlauf des Umgebungsdrucks und der eingesetzten Schleppmittelmenge große Bedeutung zukommen. Die elastischen Eigenschaften wirken sich im untersuchten Fallbeispiel nicht auf die Entgasung aus.